Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-22T17:03:22Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_InvestigacaoTransicaoIsolante.pdf: 1507266 bytes, checksum: a7658fb68a7537b9da5c535cf5297e02 (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2014-06-17T13:19:08Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_InvestigacaoTransicaoIsolante.pdf: 1507266 bytes, checksum: a7658fb68a7537b9da5c535cf5297e02 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-17T13:19:08Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_InvestigacaoTransicaoIsolante.pdf: 1507266 bytes, checksum: a7658fb68a7537b9da5c535cf5297e02 (MD5) Previous issue date: 2007 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Apresentamos neste trabalho um estudo teórico sobre polímeros orgânicos conjugados. É conhecido que estes sistemas, em geral semicondutores ou isolantes, sob dopagem química podem vir a adquirir propriedades elétricas de material condutor. E ainda, sob ação de campo elétrico, pequenos oligômeros podem apresentar comportamento equivalente ao de dispositivos usuais, mas com inúmeras vantagens como, por exemplo, tamanho extremamente reduzido (alguns nanômetros). Dessa forma no primeiro capítulo faremos uma breve introdução sobre polímeros orgânicos conjugados mostrando alguns resultados experimentais obtidos para o polímero 4-dicianometileno-4,4-ciclopenta [2,1-b: 3,4b’] ditiofeno – CDM, que é o objeto central de estudo desta dissertação. O capítulo 2 trata dos métodos quânticos utilizados. Citaremos a Teoria de Hartre-Fock (HF) e suas derivações semi-empíricas. A técnica de Interação de configuração (CI) e a Teoria do Funcional da Densidade (DFT) também serão tratadas neste capítulo. O capítulo 3 é dedicado a descrever as características de alguns dispositivos usuais como diodos e transistores. Aqui o fundamental é entender a composição, o funcionamento e principalmente, como se comportam suas curvas características corrente versus voltagem (IxV). Citaremos ainda alguns dispositivos eletrônicos extremamente pequenos. No capítulo 4 começa nossos resultados e discussões referentes a análise da transição isolante-metal em CDM sob ação de dopagem. Primeiramente a nível semiempírico, obtivemos a caracterização ótica de oligômeros de CDM neutro e na presença de defeitos conformacionais do tipo bipólarons negativo e positivo. Partindo de geometrias otimizadas via métodos AM1 e PM3 obtivemos o espectro de absorção para sistemas com e sem carga. A nível Hartree-Fock calculamos a Estrutura de Bandas e a Densidade de Estados (DOS) para o PCDM no estado neutro e dopado. O cálculo da DOS e da Dispersão foram realizados através de programas computacionais desenvolvidos aqui no Grupo de Física de Materiais da Amazônia (GFMA). Apresentamos ainda neste capítulo o espectro de absorção teórico para oligômeros de CDM com diversas configurações com geometrias totalmente otimizadas pelo DFT. No capítulo 5 temos os resultados relativos à análise de nanodispositivos baseados em tetrâmeros de CDM com e sem carga. As curvas do deslocamento de carga versus voltagem apresentam características de curvas de dispositivos usuais. Analisamos também o espectro de absorção teórico dos nanodispositivos para valores de tensão nula e em pontos de saturação de corrente nas regiões direta e reversa. / We present in this work a theoretical study on conjugated organic polymers. These systems, in general semiconductors or insulators, when doped, show an increase in electrical conductivity. Under action of electric field, small oligomers can present a similar behavior to of usual devices, but with innumerable advantages as, for example, size extremely reduced (some nanometers). In the first chapter we will make a brief introduction on organic polymers conjugated showing some experimental results for 4-dicianometileno-4,4-ciclopenta polymer [2,1-b: 3,4b'] ditiofeno - CDM, that is the central object of study. Chapter 2 deals with the used quantum methods. We will cite the Hartre-Fock (HF) approximation and its semiempirical derivations. The Configuration Interaction (CI) method and the Density Functional Theory (DFT) also will be treated in this chapter. Chapter 3 is dedicated to describe the characteristics of some usual devices as diodes and transistors. We will still cite some extremely small electronic devices. Chapter 4 describes our results and quarrels about the possibility the of the transistion insulator-metal in CDM when doped. We got the characterization optics of oligomers of CDM with null charge and in the presence of defects of the type bipolaron. From the Hartree-Fock level we calculate the Structure of Bands and the Density of States (DOS) for the PCDM in the neutral and doped state. The calculation of the DOS and the Dispersion had been carried through computational programs developed here in the Group GFMA. We still present in this chapter the theoretical absorption spectra for oligomers of CDM with geometry fully optimized by DFT. In chapter 5 we have the relative results to the analysis of nanodevice based on tetramers of CDM with and without charge. The curves of the charge displacement versus voltage present characteristics of curves of usual devices. We also analyze the theoretical absorption spectra of the nanodevice for values of null tension and in points of current saturation.

A isolação elétrica de estruturas semicondutoras de InP e GaAs através de bombardeamento com íons foi estudada. Amostras de InP semi-isolante e tipo-p foram implantadas com íons P+ para produzir excesso de átomos de fósforo na ordem de 0,1%. Recozimento em ambiente de argônio no intervalo de temperatura de 400ºC a 600ºC e tempo de 30s foram feitos em sistema de tratamento térmico rápido. Medidas de efeito Hall com temperatura variável (12-300K) foram usadas para a caracterização elétrica. Uma alta concentração de portadores livres negativos foi observada. A existência destes elétrons foi atribuída a criação de anti-sítios PIn com energia acima do mínimo da banda de condução. A dependência da resistência de folha de camadas δ tipo-p de GaAs com a dose irradiada de íons de He+ foi investigada. A dose de limiar (Dth) para isolação elétrica depende da energia dos íons implantados e da concentração inicial da camada condutiva. A estabilidade térmica da isolação aumenta com o aumento da dose de irradiação e depende da razão entre a concentração de armadilhas criadas durante o bombardeamento e a concentração inicial de portadores livres. A isolação observada foi atribuída principalmente a introdução de anti-sítios AsGa e defeitos relacionados. A máxima estabilidade térmica para camadas δ tipo-p em GaAs foi de 550ºC, para doses maiores do que 10Dth. Os resultados deste trabalho podem ser usados para isolação de diferentes dispositivos discretos e integrados de InP e GaAs. / Electrical isolation of InP and GaAs structures by ion bombardment was studied. Semi-insulating and p-type InP were implanted with P+ ions to produce an excess of phosphorous atoms in the order of 0.1 at. %. Subsequent annealing in Ar ambient in the temperature interval 400ºC – 600ºC were performed for 30s in rapid thermal annealing system. Room temperature and variable temperature (12-300 K) Hall-effect measurements have been used for electrical characterization. A large amount of negative free carriers have been observed after the thermal treatments. These electrons are contributed to the creation of PIn anti-site with energy level above the minimum of the conduction band. The dose dependence of sheet resistance of p-type δ-doped GaAs structures irradiated by He+ ions was investigated. It was found that the threshold dose (Dth) for electrical isolation of the structures was determined by the energy of ions and by the concentration of initial doping. The thermal stability of isolation rises as the irradiation dose increases and is dependent on the ratio of trap centers concentration, created during the bombardment, to the initial concentration of free carriers. The isolation was attributed mainly to the introduction of AsGa anti-site related defects. The maximum thermal stability for p-type δ conductive layers in GaAs was of 550 0C for doses higher than 10 Dth. The results of this work can be used for isolation of different InP and GaAs discrete and integrated devices.

Este trabalho tem o objetivo de, inicialmente, fazer uma análise das fontes de radiação relevantes para aplicações de circuitos integrados em ambientes aeroespaciais. Em seguida se discute o efeito da radiação ionizante sobre estes circuitos integrados. Para o estudo do caso foi realizado o projeto de um amplificador operacional de dois estágios para as tecnologias de 350nm e 130nm, no qual foi testado, através de simulação elétrica, o efeito de dose ionizante total, verificando seu impacto sobre o desempenho destes. O efeito da dose total foi testado inicialmente de maneira simples, alterando-se os valores da tensão de limiar (VTh), bem como adicionada corrente de fuga em cada transistor, para o valor de radiação testado, conforme dados disponíveis na literatura. Em seguida foi realizada a análise de pequenos sinais para ambos os amplificadores, com o objetivo de verificar a degradação de desempenho. Em um segundo momento se repetiu a análise de pequenos sinais, porém juntamente com a análise de Monte Carlo, também em ambos os amplificadores. A análise de Monte Carlo permitiu verificar o comportamento do amplificador no caso em que há uma componente aleatória no impacto da radiação sobre o desempenho do circuito. Isto é, a situação em que os parâmetros dos transistores não são afetados (alterados) de maneira idêntica. Por fim, através da simulação elétrica, foi possível identificar as partes do amplificador operacional mais sensíveis à radiação, relacionando as com o descasamento dos transistores casados devido a radiação. / This work aims at, initially, make a brief review on the main radiation sources of relevance for integrated circuits operating in aero-space environments. The effect of ionizing radiation on MOS devices is also discussed. The design of a two stages operational amplifier of 350nm and 130nm technology is also performed. The response of the operational amplifier to total ionizing dose (TID) will be evaluated trough electric simulation. This effect will be initially evaluated in a simple way, that is, changing its threshold voltage (Vth) values and adding a leakage current in each transistor, according to the data found in the literature. Then the small signal analyses of is performed in both amplifiers, in order to evaluate the performance degradation. In a second moment the small signal analyses is repeated but now in the context of Monte Carlo simulations, in order to evaluate the situation in which the radiation does not change the parameters of all transistors by exactly the same amount. Finally, further electrical simulations are performed in order to identify the components of the operational amplifier that are most sensitive to radiation relating to the mismatch of transistors married due to radiation.

A eletromigração é um dos principais problemas que limitam a vida útil dos dispositivos microeletrônicos. Normalmente o que se utiliza na indústria são interconexões feitas de filmes finos de Al e/ou Cu com estrutura colunar. Em muitos casos o efeito da eletromigração leva ao rompimento destas interconexões metálicas. Uma alternativa para reduzir ou até mesmo eliminar este problema seria a utilização de interconexões com estrutura diferente da colunar. Tomando este aspecto como motivação, desenvolveu-se, neste trabalho, um estudo detalhado de um filme de Al tipo mosaico formado por grãos nanoscópicos. Foram analisadas as interfaces e fronteiras de grãos, bem como o comportamento do filme quando submetido a diferentes tratamentos térmicos. Para isso foram crescidos filmes de Al com estrutura tipo colunar e tipo mosaico. Ambos foram depositados sobre óxido de Si utilizando a técnica de sputtering, porém o processo de deposição de cada um desses filmes se deu de maneira distinta. O tipo colunar foi crescido da maneira usual de deposição contínua de filmes finos. A formação da estrutura tipo mosaico é o resultado da deposição de uma camada seguida de um intervalo de tempo em que o substrato não ficou sob a ação do plasma. Após este tempo a deposição foi retomada. Este processo é repetido até obter-se o número desejado de camadas. As temperaturas de recozimento variaram de 300 a 500oC e o tempo foi fixado em uma hora. A técnica de Retroespalhamento Rutherford (RBS) foi utilizada para identificar os componentes das amostras estudadas, a espessura da camada de SiO2 e do filme de Al e as contaminações presentes. A técnica de Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) permitiu caracterizar com riqueza de detalhes fronteiras de grãos, interfaces e superfície das amostras. Também foi possível medir a espessura do filme de Al e da camada de óxido, assim como medir o tamanho dos grãos presentes nas amostras estudadas. Os resultados obtidos com estas análises mostraram que os dois tipos de filmes respondem de maneira diferente aos tratamentos térmicos. O filme com estrutura de grãos colunares não apresentou alteração significativa na largura média de suas colunas, que permaneceram com valores da ordem de 80 nm, mesmo depois de recozido a 500oC por uma hora. No entanto, os grãos de Al presentes no filme tipo mosaico parecem obedecer a dois mecanismos distintos de crescimento. Para temperaturas de recozimento até 462oC, os grãos aumentaram tridimensionalmente de tamanho, sendo caracterizados por seus diâmetros efetivos que variaram de 27 a 54 nm. Esta etapa do crescimento foi analisada considerando-se a teoria clássica de crescimento de grãos descrita por uma lei temporal de natureza parabólica. Para temperaturas acima deste valor, observou-se um crescimento abrupto. A 462oC o filme perdeu a característica de mosaico e passou a apresentar grãos com estrutura tendendo a colunar, atingindo altura próxima à espessura do filme (200 nm). A 475oC os grãos cresceram lateralmente, aumentando de 60 nm para valores médios da ordem de 900 nm. Este tipo de crescimento anômalo de grãos também foi verificado para temperatura de recozimento de 500oC e discutido em termos da forma e da velocidade de movimento das fronteiras de grão. Uma contribuição importante desta dissertação foi caracterizar e entender o processo de se obter, a partir de grãos nanométricos, grãos grandes com comprimentos da ordem de micrômetros. Este estudo pode contribuir significativamente na busca de uma solução para o problema da eletromigração em interconectores de circuitos integrados bem como em outras áreas. Um exemplo seria a aplicação dos filmes tipo mosaico em revestimentos duros e superduros. / The disruption of metallic interconnects (Al, Cu and Al/Cu alloy films) in microelectronic devices via electromigration is a severe problem limiting the lifetime of chips. The standard procedure used in industry is to grow interconnects with a bamboo-like structure. In this work we investigate an alternative process to produce Al films, producing mosaic-like structure. The effects of temperature on both bamboo and mosaic films are presented and discussed. The bamboo-like films were obtained by the standard continuous deposition process. A step-wise deposition method was used to grow the mosaic-like films. Annealing temperatures were in the range of 300 to 500oC and the time was fixed in one hour. Rutherford Backscattering (RBS) technique was used to identify the composition, the thickness and the contaminations present in the Al/SiO2 films. The details of grain size and interfaces and also the thickness of the Al/SiO2 films were observed via Transmission Electron Microscopy (TEM). The results show that each kind of film react differently during the annealing. The bamboo-like films are composed by elongated grains extending from the Al/SiO2 interface to the film surface. The measured grain width of the columnar films is of ≈ 80 nm and does not change for annealing temperature up to 500oC. A different behavior as a function of annealing temperature is observed for the mosaic-like films. In a first stage up to 462oC the nanosized grains grow, in average, from ≈ 27 nm in the as-deposited film to ≈ 54 nm at 462oC. For annealing in the range of 462 to 500oC we observe a very abrupt growth stage with the grains reaching a size of ≈ 1000 nm. The first stage of grain growth is analyzed by using a classic theory described by a temporal parabolic law. The fast growing mechanism in the 462 and 500oC range is discussed in terms of theoretical approaches of abnormal growing from the literature. Our results show that a controlled annealing process of mosaic-like Al thin films can produce nanograins with size varying from 27 to 1000 nm. This technique can be important in the study of electromigration phenomena present in microelectronic devices as well as in the area of superhard nanocomposite coatings.

TrapSimulator é uma ferramenta didática de simulação de corrente elétrica sob efeito do ruído Random Telegraph Noise, presente nos dispositivos eletrônicos semicondutores, mais precisamente em transistores de efeito de campo. Esta ferramenta possibilita a execução de simulações rápidas, de fácil visualização e usabilidade, isto porque, além de ser um software de código aberto, disponibilizado sob licença Gnu Generic Public License, é acessível através de um simples navegador de internet. Seu propósito principal é levar ao ambiente de sala de aula, uma forma de visualização do ruído no domínio do tempo e frequência, utilizando uma infraestrutura básica, presente na maioria das universidades. TrapSimulator implementa em seu algoritmo, métodos de simulação de um vetor que representa a corrente Id(t) sob efeito de ruído citado anteriormente. Este ruído é modelo conforme o conceito Trapping De-Trapping, o qual afirma que a causa da flutuação do nível de corrente é devida a captura e emissão de portadores por defeitos localizados no dielétrico dos transistores, próximo à interface entre este e o canal ativo do dispositivo. A motivação por executar este trabalho se dá pelo interesse em contribuir com o aprendizado de estudantes de graduação da área de Engenharia Elétrica e Eletrônica. Baseando-se numa metodologia empregada no ensino tecnológico, chamada de Aprendizagem Baseada em Projetos, este trabalho propõe um processo cognitivo mais atuante, priorizando a busca mais ativa pelo conhecimento. / TrapSimulator is a current simulation didactic tool under Random Telegraph Noise effect, present in electronic semiconductor devices, more precisely in field effect transistors. This tool makes it possible to perform fast, easy-to-view and usability simulations, because it is open source, made available under a Gnu Generic Public License, accessible through a simple web browser. Its main purpose is to take the classroom environment, a way of noise visualizing in the time and frequency domain, using a basic infrastructure, present in most universities. TrapSimulator implements in its algorithm, simulation methods that represents the ID(t) current vector under noise effect quoted above. Random Telegraph Noise is modeled according to the Trapping De-Trapping concept, which establishes that current level fluctuation is due to carriers capture and emission by defects located at dielectric region, next to active channel on semi-conductor devices. The work motivation is due to the desire to contribute to the undergraduate students learning in Electrical and Electronic Engineering area. Based on methodology used in technological teaching, called Project-Based Learning, this work proposes a cognitive process more directed to making hands on, the most active search for knowledge.

A eletromigração é um dos principais problemas que limitam a vida útil dos dispositivos microeletrônicos. Normalmente o que se utiliza na indústria são interconexões feitas de filmes finos de Al e/ou Cu com estrutura colunar. Em muitos casos o efeito da eletromigração leva ao rompimento destas interconexões metálicas. Uma alternativa para reduzir ou até mesmo eliminar este problema seria a utilização de interconexões com estrutura diferente da colunar. Tomando este aspecto como motivação, desenvolveu-se, neste trabalho, um estudo detalhado de um filme de Al tipo mosaico formado por grãos nanoscópicos. Foram analisadas as interfaces e fronteiras de grãos, bem como o comportamento do filme quando submetido a diferentes tratamentos térmicos. Para isso foram crescidos filmes de Al com estrutura tipo colunar e tipo mosaico. Ambos foram depositados sobre óxido de Si utilizando a técnica de sputtering, porém o processo de deposição de cada um desses filmes se deu de maneira distinta. O tipo colunar foi crescido da maneira usual de deposição contínua de filmes finos. A formação da estrutura tipo mosaico é o resultado da deposição de uma camada seguida de um intervalo de tempo em que o substrato não ficou sob a ação do plasma. Após este tempo a deposição foi retomada. Este processo é repetido até obter-se o número desejado de camadas. As temperaturas de recozimento variaram de 300 a 500oC e o tempo foi fixado em uma hora. A técnica de Retroespalhamento Rutherford (RBS) foi utilizada para identificar os componentes das amostras estudadas, a espessura da camada de SiO2 e do filme de Al e as contaminações presentes. A técnica de Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) permitiu caracterizar com riqueza de detalhes fronteiras de grãos, interfaces e superfície das amostras. Também foi possível medir a espessura do filme de Al e da camada de óxido, assim como medir o tamanho dos grãos presentes nas amostras estudadas. Os resultados obtidos com estas análises mostraram que os dois tipos de filmes respondem de maneira diferente aos tratamentos térmicos. O filme com estrutura de grãos colunares não apresentou alteração significativa na largura média de suas colunas, que permaneceram com valores da ordem de 80 nm, mesmo depois de recozido a 500oC por uma hora. No entanto, os grãos de Al presentes no filme tipo mosaico parecem obedecer a dois mecanismos distintos de crescimento. Para temperaturas de recozimento até 462oC, os grãos aumentaram tridimensionalmente de tamanho, sendo caracterizados por seus diâmetros efetivos que variaram de 27 a 54 nm. Esta etapa do crescimento foi analisada considerando-se a teoria clássica de crescimento de grãos descrita por uma lei temporal de natureza parabólica. Para temperaturas acima deste valor, observou-se um crescimento abrupto. A 462oC o filme perdeu a característica de mosaico e passou a apresentar grãos com estrutura tendendo a colunar, atingindo altura próxima à espessura do filme (200 nm). A 475oC os grãos cresceram lateralmente, aumentando de 60 nm para valores médios da ordem de 900 nm. Este tipo de crescimento anômalo de grãos também foi verificado para temperatura de recozimento de 500oC e discutido em termos da forma e da velocidade de movimento das fronteiras de grão. Uma contribuição importante desta dissertação foi caracterizar e entender o processo de se obter, a partir de grãos nanométricos, grãos grandes com comprimentos da ordem de micrômetros. Este estudo pode contribuir significativamente na busca de uma solução para o problema da eletromigração em interconectores de circuitos integrados bem como em outras áreas. Um exemplo seria a aplicação dos filmes tipo mosaico em revestimentos duros e superduros. / The disruption of metallic interconnects (Al, Cu and Al/Cu alloy films) in microelectronic devices via electromigration is a severe problem limiting the lifetime of chips. The standard procedure used in industry is to grow interconnects with a bamboo-like structure. In this work we investigate an alternative process to produce Al films, producing mosaic-like structure. The effects of temperature on both bamboo and mosaic films are presented and discussed. The bamboo-like films were obtained by the standard continuous deposition process. A step-wise deposition method was used to grow the mosaic-like films. Annealing temperatures were in the range of 300 to 500oC and the time was fixed in one hour. Rutherford Backscattering (RBS) technique was used to identify the composition, the thickness and the contaminations present in the Al/SiO2 films. The details of grain size and interfaces and also the thickness of the Al/SiO2 films were observed via Transmission Electron Microscopy (TEM). The results show that each kind of film react differently during the annealing. The bamboo-like films are composed by elongated grains extending from the Al/SiO2 interface to the film surface. The measured grain width of the columnar films is of ≈ 80 nm and does not change for annealing temperature up to 500oC. A different behavior as a function of annealing temperature is observed for the mosaic-like films. In a first stage up to 462oC the nanosized grains grow, in average, from ≈ 27 nm in the as-deposited film to ≈ 54 nm at 462oC. For annealing in the range of 462 to 500oC we observe a very abrupt growth stage with the grains reaching a size of ≈ 1000 nm. The first stage of grain growth is analyzed by using a classic theory described by a temporal parabolic law. The fast growing mechanism in the 462 and 500oC range is discussed in terms of theoretical approaches of abnormal growing from the literature. Our results show that a controlled annealing process of mosaic-like Al thin films can produce nanograins with size varying from 27 to 1000 nm. This technique can be important in the study of electromigration phenomena present in microelectronic devices as well as in the area of superhard nanocomposite coatings.

Este trabalho tem o objetivo de, inicialmente, fazer uma análise das fontes de radiação relevantes para aplicações de circuitos integrados em ambientes aeroespaciais. Em seguida se discute o efeito da radiação ionizante sobre estes circuitos integrados. Para o estudo do caso foi realizado o projeto de um amplificador operacional de dois estágios para as tecnologias de 350nm e 130nm, no qual foi testado, através de simulação elétrica, o efeito de dose ionizante total, verificando seu impacto sobre o desempenho destes. O efeito da dose total foi testado inicialmente de maneira simples, alterando-se os valores da tensão de limiar (VTh), bem como adicionada corrente de fuga em cada transistor, para o valor de radiação testado, conforme dados disponíveis na literatura. Em seguida foi realizada a análise de pequenos sinais para ambos os amplificadores, com o objetivo de verificar a degradação de desempenho. Em um segundo momento se repetiu a análise de pequenos sinais, porém juntamente com a análise de Monte Carlo, também em ambos os amplificadores. A análise de Monte Carlo permitiu verificar o comportamento do amplificador no caso em que há uma componente aleatória no impacto da radiação sobre o desempenho do circuito. Isto é, a situação em que os parâmetros dos transistores não são afetados (alterados) de maneira idêntica. Por fim, através da simulação elétrica, foi possível identificar as partes do amplificador operacional mais sensíveis à radiação, relacionando as com o descasamento dos transistores casados devido a radiação. / This work aims at, initially, make a brief review on the main radiation sources of relevance for integrated circuits operating in aero-space environments. The effect of ionizing radiation on MOS devices is also discussed. The design of a two stages operational amplifier of 350nm and 130nm technology is also performed. The response of the operational amplifier to total ionizing dose (TID) will be evaluated trough electric simulation. This effect will be initially evaluated in a simple way, that is, changing its threshold voltage (Vth) values and adding a leakage current in each transistor, according to the data found in the literature. Then the small signal analyses of is performed in both amplifiers, in order to evaluate the performance degradation. In a second moment the small signal analyses is repeated but now in the context of Monte Carlo simulations, in order to evaluate the situation in which the radiation does not change the parameters of all transistors by exactly the same amount. Finally, further electrical simulations are performed in order to identify the components of the operational amplifier that are most sensitive to radiation relating to the mismatch of transistors married due to radiation.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Educação, Programa de Pós-Graduação em Educação, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-07-07T13:06:18Z No. of bitstreams: 1 2016_JoséWrigellMenezesRodrigues.pdf: 6580246 bytes, checksum: f3b5cba8926af6b6acb4ed932c1c466a (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-07-28T20:57:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_JoséWrigellMenezesRodrigues.pdf: 6580246 bytes, checksum: f3b5cba8926af6b6acb4ed932c1c466a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-28T20:57:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_JoséWrigellMenezesRodrigues.pdf: 6580246 bytes, checksum: f3b5cba8926af6b6acb4ed932c1c466a (MD5) / A escola está inserida em uma sociedade cada vez mais conectada pela internet, então é inevitável que seus dispositivos estejam presentes no cotidiano escolar. Um desses dispositivos é o tablet. Numa ação do ProInfo, tablets educacionais foram distribuídos no DF para promover a inclusão digital dos professores da Rede Pública. Assim, este trabalho analisa como os docentes do Ensino Médio se apropriaram dessa ferramenta, incluindo-o em sua rotina pedagógica. O referencial teórico é composto pelos estudos e pesquisas de Kensky (2005, 2012); Lévy (1993, 2000a, 2000b); Lacerda Santos (2010, 2012, 2014); Gianolla (2006); Perrenoud (2000); Lemos (2010); Rogoff (1995); Rüdiger (2007, 2013); Stake (2012); Weiser (1991); Bardin (2011), entre outros. Trata-se de estudos de caso realizados com colaboradores que aceitaram ou recusaram o tablet educacional. Foram utilizadas como estratégias de investigação o questionário on-line e a entrevista semiestruturada. A análise das informações coletadas na pesquisa indica que o(a) docente não se apropriou didaticamente do tablet educacional, pois vários fatores dificultaram tal ação, como formação insuficiente, qualidade baixa do hardware, pouco ou nenhum suporte para uso na escola, falta de diretriz pedagógica e até mesmo a guarda (porte e posse) do dispositivo. _______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The school is set in a society increasingly connected through the Internet, so it is inevitable that your devices are in everyday school life. One such device is the educational tablet, an action of ProInfo, which aims to promote digital inclusion teacher. This work looks at how the teachers of high school appropriated this tool, including it in their teaching routine. The theoretical framework consists of the studies and research Kensky (2005, 2012), Levy (1993, 2000a, 2000b), Lacerda Santos (2010, 2012, 2014), Gianolla (2006), Perrenoud (2000), Lemos (2010), Rogoff (1995), Rüdiger (2007, 2013), Stake (2012), Weiser (1991), Bardin (2011), among others. This is case study of employees who accepted or recursaram educational tablet. They were used as research strategies questionnaire and semi-structured interview. The analysis of the information collected in the survey indicates that (a) teacher did not appropriate didactically educational tablet because many factors hindered such action, such as training for insufficient use, low hardware quality, little or no support for use in school, lack pedagogical guidance and even the guard (size and ownership) of the device.

Submitted by Daniele Amaral (daniee_ni@hotmail.com) on 2016-10-14T17:52:00Z No. of bitstreams: 1 TeseHK.pdf: 24150463 bytes, checksum: 01dbd687f820bc66bb3bdd11007d35a8 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-21T13:53:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseHK.pdf: 24150463 bytes, checksum: 01dbd687f820bc66bb3bdd11007d35a8 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-21T13:53:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseHK.pdf: 24150463 bytes, checksum: 01dbd687f820bc66bb3bdd11007d35a8 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-21T13:53:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseHK.pdf: 24150463 bytes, checksum: 01dbd687f820bc66bb3bdd11007d35a8 (MD5) Previous issue date: 2016-04-13 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / This work presents the development of an experimental apparatus and a route for the growth of InP nanowires whose general characteristics and properties made them suitable for the construction of electronic devices. Among theses characteristics, one may cite: desired dimensions, uniformity, quantity and composition. The synthesis system allowed the growth of a large amount of InP nanowires with diameter distributed around values smaller than 80 nm, grown in different substrates, covering them with a dense and uniform layer. Most important, all this in a reproducible way. The structural and morphological analyses, which resulted in the above described characteristics also allowed the observation of a amorphous/polycrystalline layer around the mono crystalline nucleus of the nanowires. Afterwards, the optoelectronic properties of the samples were studied. For this purpose, three types of devices were fabricated: single nanowire based devica, built using photolitography; nanowires network based device built from direct evaporation of contacts over the nanowires layer and from the growth of nanowires over pre defined contacts. The electronic transport mechanism was investigated by temperature dependent resistance measurements, obtaining the same dominant mechanism of hopping in all three types of device. This result indicates that the effect of the disorder attributed to the amorphous/polycrystalline layer and its interface to the monocrystalline nucleus was a critical factor to the determination of the sample’s properties. In order to complement and confirm the obtained results, other experiments were carried out: thermally stimulated current, showing additional energy levels inside the band gap, indicated in literature as levels originated from structural disorder; photo luminescence measurements, presenting a strong potential fluctuation due to localized states and photoconductivity, obtaining a sub linear dependence with the power excitation, typically observed in material with the presence of carrier traps. In this manner, the influence of localized states due to structural disorder was confirmed as the maind factor to the samples behaviour for both electronic and optical properties. / Este trabalho apresenta o desenvolvimento do aparato experimental e de uma rota para crescimento de nanofios de InP que exibiram, de maneira geral, características e propriedades que os tornaram adequados para a construção de dispositivos eletrônicos, dentre as quais pode-se citar: dimensões, uniformidade, quantidade e composição desejadas. O sistema de síntese permitiu o crescimento de uma grande quantidade de nanofios de InP com diâmetros distribuídos em torno de 80 nm, em diferentes tipos de substratos, recobrindo-os com uma camada densa e uniforme, e, o mais importante, de maneira reprodutível. Após as caracterizações estruturais e morfológicas que resultaram nas características descritas acima e na observação da formação de uma camada amorfa/policristalina em torno do núcleo monocristalino dos nanofios, as propriedades optoeletrônicas das amostras foram estudadas. Para isso foram fabricados três tipos de dispositivos: de um único fio, por litografia óptica; dispositivos de muitos fios por evaporação direta de contatos metálicos sobre a camada de nanofios e pelo crescimento de nanofios sobre os contatos, pré definidos. O mecanismo de transporte eletrônico foi investigado por meio de medidas de resistência em função da temperatura e, nos três tipos de dispositivos, foi obtido o mecanismo de hopping como dominante no processo de condução, indicando que o efeito da desordem devido à camada amorfa/policristalina, e a sua interface com o núcleo monocristalino, foi crítico para definir as propriedades das amostras. Para complementar e confirmar estes resultados, foram realizadas outros experimentos: corrente termicamente estimulada, mostrando níveis adicionais dentro do gap, indicados na literatura como níveis originados por desordem estrutural; fotoluminescência, apresentando uma forte flutuação de potencial devido a estados localizados e fotocondutividade, obtendo uma dependência sublinear com a potência de excitação, típica de materiais com presença de armadilha de portadores. Dessa forma, a influência dos estados localizados devido à desordem estrutural foi confirmada como principal fator para o comportamento das amostras tanto em relação às propriedades eletrônicas quanto ópticas. / 2012/06916-4

Computed tomography (CT) is an examination of high diagnostic capability that delivers high doses of radiation compared with other diagnostic radiological examinations. The current CT dosimetry is mainly made by using a 100 mm long ionization chamber. However, it was verified that this extension, which is intended to collect all scattered radiation of the single slice dose profile in CT, is not enough. An alternative dosimetry has been suggested by translating smaller detectors. In this work, commercial electronics devices of small dimensions were characterized for CT dosimetry. The project can be divided in five parts: a) pre-selection of devices; b) electrical characterization of selected devices; c) dosimetric characterization in laboratory, using radiation qualities specific to CT, and in a tomograph; d) evaluation of the dose profile in CT scanner (free in air and in head and body dosimetric phantom); e) evaluation of the new MSAD detector in a tomograph. The selected devices were OP520 and OP521 phototransistors and BPW34FS photodiode. Before the dosimetric characterization, three configurations of detectors, with 4, 2 and 1 OP520 phototransistor working as a single detector, were evaluated and the configuration with only one device was the most adequate. Hence, the following tests, for all devices, were made using the configuration with only one device. The tests of dosimetric characterization in laboratory and in a tomograph were: energy dependence, response as a function of air kerma (laboratory) and CTDI100 (scanner), sensitivity variation and angular dependence. In both characterizations, the devices showed some energy dependence, indicating the need of correction factors depending on the beam energy; their response was linear with the air kerma and the CTDI100; the OP520 phototransistor showed the largest variation in sensitivity with the irradiation and the photodiode was the most stable; the angular dependence was significant in the laboratory and less expressive in tomography due to geometry of the X ray beams. Since the photodiode device was the most stable, the majority of the following tests, was made only with the BPW34FS. In the evaluation of the dose profile in CT, it was confirmed that the extension of 100 mm of the chamber pencil is not enough to collect all of the scattered radiation of the dose profile. Furthermore, it was shown that the detectors are able to obtain details of the dose profile and, thereby, estimate quantities in CT dosimetry. The new MSAD detector, which consists of a row of 31 BPW34FS photodiodes, presents an advantage in comparison to other detectors used to obtain the MSAD, through multiple slices, and the CTDI, through a single slice: the possibility of obtaining isolated (one slice) or adjacent (various slices) dose profiles in detail and in real time, and the possibility of calculating dosimetric quantities using an electronic system and computer programs, simplifying the dosimetry in CT. / A tomografia computadorizada (CT) é um exame de alta capacidade de diagnóstico que proporciona doses de radiação elevadas se comparado com outros exames de diagnóstico radiológico. A dosimetria atual em CT é feita, principalmente, utilizando uma câmara de ionização tipo lápis de 100 mm de extensão. No entanto, verificou-se que essa extensão, que tem o intuito de coletar toda radiação espalhada do perfil de dose de um único corte em tomografia, não é suficiente. Uma forma alternativa de dosimetria tem sido sugerida através da translação de detectores menores. Neste trabalho, dispositivos eletrônicos comerciais de pequenas dimensões foram caracterizados para dosimetria em tomografia. O projeto pode ser dividido em cinco partes: a) pré-seleção dos dispositivos; b) caracterização elétrica dos dispositivos escolhidos; c) caracterização dosimétrica no laboratório, utilizando qualidades de radiação específicas para CT, e em um tomógrafo; d) avaliação do perfil de dose em CT em um tomógrafo (no ar e em simuladores dosimétricos de cabeça e de abdômen); e) avaliação do novo detector de MSAD em um tomógrafo. Os dispositivos escolhidos foram os fototransistores OP520 e OP521 e o fotodiodo BPW34FS. Antes da caracterização dosimétrica, três configurações de detectores, com 4, 2 e 1 fototransistor OP520 funcionando como um único detector, foram avaliadas e a configuração com apenas 1 dispositivo foi a mais adequada. Por isso, os testes seguintes, para todos os dispositivos, foram realizados com a configuração com apenas 1 dispositivo. Os testes da caracterização dosimétrica no laboratório e no tomógrafo foram: dependência energética, resposta em função do kerma no ar (laboratório) e do CTDI100 (tomógrafo), variação de sensibilidade e dependência angular. Nas duas caracterizações, os dispositivos apresentaram certa dependência energética, indicando a necessidade de fatores de correção a depender da energia do feixe; a resposta deles foi linear com o kerma no ar e com o CTDI100; o fototransistor OP520 foi o que apresentou maior variação de sensibilidade com a irradiação e o fotodiodo foi o mais estável; e a dependência angular foi expressiva no laboratório e pouco expressiva no tomógrafo, devido às geometrias dos feixes. Como o fotodiodo foi o dispositivo mais estável, os testes seguintes, em sua maioria, foram feitos somente com o BPW34FS. Na avaliação do perfil de dose em CT, confirmou-se que a extensão de 100 mm da câmara lápis não é suficiente para coletar toda radiação espalhada do perfil de dose. Além disso, foi mostrado que os detectores são capazes de obter detalhes do perfil de dose e, com isso, estimar grandezas dosimétricas em CT. O novo detector de MSAD, que consiste em um detector com 31 fotodiodos BPW34FS enfileirados, apresenta um diferencial em relação a outros detectores que são utilizados para obter o MSAD, a partir de vários cortes tomográficos, e o CTDI, através um único corte: é a possibilidade de obtenção de perfis de dose isolados (um único corte) ou adjacentes (vários cortes) com detalhes e em tempo real, e a possibilidade do cálculo de grandezas dosimétricas utilizando um sistema eletrônico e programas computacionais, podendo, assim, simplificar a dosimetria em tomografia.